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尽管煤炭筛选的工序很多,但最基本的工作就是受煤,这主要是保证煤矿井作业的稳定开展,促进煤矿的连续输往井上平台。同时,受煤不但能大量从矿井底部输出煤矿资源,送往附近的煤矿仓库,还能对接其他的井下程序,促进矿井底部的煤炭存储。
1.2筛选
从含义上来说,筛选主要是对从煤矿井底部输出的煤炭进行选别,按照混合物的颗粒原理分批选出不同等级的原煤。作为初级阶段,筛选的方法很多,可结合原煤的外形进行分类选别,并通过空心状的筛子进行干筛或者湿筛,有针对性的进行原煤处理。
1.3破碎
煤矿井底部的原煤包含多种混合物,有的原煤形状比较大,简单的筛分无法有效地推动选煤工作。所以,对于尺寸比较大的原煤可利用机器设备进行破碎,将单块体积较大的煤块磨碎、敲碎、压碎等方式进行破碎操作,并把随后的煤粉或煤渣进行提取,分理出优质的煤种。
1.4选煤
通过筛分、破碎原煤之后,就需要自诩地去掉原煤中的杂质和混合物,利用机器进行选别,,从而获得最优质的煤种。并且,在杂质祛除之后,进行煤炭的等级分类,并按照目标客户的需求进行深加工。近年来,我国富含煤炭资源地区的选煤工作主要是开展机械加工、中心选煤等作业方法。
1.5运输
在煤炭分类筛选以后,就必须对客户的需求进行运输,并开展市场营销,保证生产的稳定。同时,针对销售市场,还要做好相关调研工作,将煤炭分门别类地存储,才能在交通运输过程中提高转运效率,早日占领市场优势。
2以重介质选煤技术为例,分析选煤的工艺制定方法
2.1原煤分级准备
在煤炭仓库的原煤需要进行有效的筛选,这需要将其分成不同的等级,并根据原煤的尺度和形状,在筛分厂房中进行筛分。事实上,一般所谓的毛煤有多种尺寸,普遍在7mm到15mm之间,而不同的原煤具有对应的分级方法。
2.2重介质筛选流程
块状的原煤得到筛孔分级后,需要按照相关要求开展湿法来脱掉煤种中的混合物和泥土,而大于筛孔的原煤将被运到重介质筛选过程中,在重介质的浅槽池内再次被筛选,从而将选出的块状精煤和块矸石分类。比如,等级比较高的煤种可用于动力煤,而末煤能制成电煤产品,脱泥后的煤会在末煤离心机的作用下得到有效的脱水,然后运到电煤系统。等级比较差的煤种、优质动力煤、普通煤等脱泥以后的物质,将和合格介质再次进行充分的调合,从而在泵带的动力下重回重介质旋流器中,得到多次的筛选,直到没有任何煤质为止。
2.3介质回收
所谓介质回收就是专门针对块煤与末煤而开展。拿块煤来说,把块煤经过通过脱介筛过滤选择后,合格的介质就会被运往对应的介质桶,并进行多次的循环利用。这样一部分合格的介质与介质筛里的普通介质就共同输送到磁选机,而磁选机发挥高度筛选的功能,将优质的精煤放入合格介质桶。
2.4煤粗泥筛选
把-1.6mm以内的煤矿进行水流喷湿,将其含有的泥土进行冲掉,这样就能筛选出精矿与尾矿。一般而言,精矿主要是在弧形筛与离心机的作用下,保证充足的脱水后,从而加入精矿产品。尾矿也是要经过弧形筛的作用,不过必须使用高频筛才能把回收的粗煤泥,进行有效的回收。
我国是世界上最大的煤炭开采国和消费国。随着采煤机械化程度的推进和开采深度的增加,原煤质量越来越差。提高原煤入洗率,可充分提高煤炭综合利用价值,使煤炭满足不同行业需求,减少对环境的污染,使企业获得更好的经济效益和社会效益。
1 选煤工业跨越发展
“十一五”以来,我国煤炭洗选工业发展迅速,已成为世界选煤大国。一大批关键技术研发和示范取得成功,很多技术接近或达到国际先进水平,有些技术达到国际领先水平。2012年,煤炭入洗量达到20.5亿吨,比2007年增长了86.4%;原煤入洗率提高到56.2%,比2007年提高了15.3个百分点。我国基本实现了炼焦煤的全部入洗。但是,动力煤的入选比例还不到40%。我国自行研制的大型三产品重介质旋流器、复合干法选煤技术、用于粗煤泥分选的干扰床分选机、大型分级破碎机、大型旋流微泡浮选柱、大型重介浅槽分选设备、大型磁选机、大型自动化快开压滤机、大型振动筛等关键洗选设备大多替代进口并开始出口。利用先进的选煤技术和装备建设成了一批大型、特大型现代化选煤厂,选煤厂设计和建设水平已经进入世界先进行列。
2 重介质选煤技术异军突起
近年来,重介质选煤技术由于具有工艺简化、运行成本低、分选效率高、技术可靠、处理能力大等优势,其分选比重日益加大,已达到54%。在重介质旋流器分选过程、数学模型和数值模拟方面取得了重要的理论成果,为旋流器参数优化和性能提升提供了坚实的技术基础。同时,在简化工艺系统、降低分选下限、提高入料上限、增强自动化程度等方面取得了突破性的成就。成功开发了大型多供介无压给料三产品重介质旋流器;研究开发成功以一套介质净化回收系统实现原煤分级分选,构建了重介质旋流器分选难选煤精煤最大产率化工艺系统;原煤按粗细粒级不同可选性采用不同分选密度分选,提高了精煤产率;降低了大型无压给料三产品重介质旋流器入料压力、功耗和磨损;实现了全部粗煤泥经小直径重介质旋流器分选。
3 分选工艺日趋合理高效
我国中小型选煤厂大多采用两段选煤工艺,设备和工艺简单,但分选效率较低,粗粒精煤损失严重。中型和大型选煤厂基本采用两段半分选工艺,其主要增加了粗煤泥回收环节,复杂程度介于两段和三段选煤模式之间,但造成浮选入料高灰细泥含量增加,精煤产率低。目前,很多新建选煤厂多采用增加了粗煤泥回收和分选的三段选煤工艺,虽然设备和工艺复杂,但实现了全粒级高精度分选,对大块粗粒分选效果和细粒煤泥浮选效率的提高均有利,总精煤产率高,是一种较有前途的分选工艺。
4 干法选煤技术得到加强
我国是缺水国家,西北部和中部等产煤省区更是缺水严重。我国煤炭有2/3以上分布在西部,采用湿法分选技术耗水量高、投资及生产费用高。干选以其污染小、不用水、投资少、建厂快等诸多特点,为煤炭降灰提质、易泥化煤种及干旱缺水地区的煤炭分选提供了有效技术途径。我国干法选煤整体技术处于国际领先水平。我国的干法分选理论揭示了流态化分选的错配效应,实现了气固流态化分选系统的协同优化;揭示了不同粒级煤炭在流化床中的分布规律,形成了物料在流化床中的三级分布理论。北京博后筛分工程公司独立研发的“大型重介质干法分选系统”已在徐州矿务集团张集煤矿进行了连续的50t/h工业试运行,分选效果达到了预期目标。该系统的分选精度接近湿法重介质选煤,但不用水,没有水污染,技术水平达到国际领先水平,具有广阔的应用前景。
5 深度脱硫降灰技术逐步深入
静电分选技术:依靠不同物料间的电性差异,借助于高压电场作用实现分选的一种选煤方法。
聚团浮选技术:利用煤和矿物质表面性质的差异,用油作粘结剂进行选择性粘附、团聚,使煤和黄铁矿分离。经过多年的研究,已成功开发出一套高效、低能耗、工艺简单、成本低的脱除煤中细粒嵌布黄铁矿硫的新工艺——高剪切疏水聚团浮选脱硫新工艺。
生物脱硫技术:它是利用微生物能够选择性氧化有机或无机硫的特点,去处煤炭中的硫元素,或者利用微生物的选择性吸附作用来改善煤和黄铁矿表面的疏水性,以达到脱硫的目的,是目前洁净煤技术的热门研究课题之一。它的优点是既能专一的脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫,同时又能脱除部分有机硫,而且反应条件温和,设备简单,成本低。
1 概述
煤炭在我国一次能源消费比例中占70%左右,是我国主要的基础性能源。随着经济的发展,各行业对于煤炭的需求量不断增加,给煤炭行业带来巨大的发展机遇和严峻的挑战。煤炭企业在当前形势下,应紧紧抓住机遇,积极应对时展带来的挑战,充分利用现代化的科学技术及先进的设备,不断提升企业的生产效率,推动我国煤炭行业的发展。为了提高煤炭的生产效益及利用率,大力发展洗选煤技术,是企业当前面临的关键问题。
2 我国洗选煤技术的发展现状
2.1 洗选煤设备的现状
在过去的几十年间,我国的洗选煤技术已经取得了巨大的发展。我国从国外引入重介质选煤技术以后,不断创新,已经形成具有自主技术产权的重介质悬流技术,且该技术已经在整体水平上超过了其他国家;另外,浮选技术在我国的发展速度飞快,部分设备已经达到世界先进水平,如我国将矿浆预矿化器应用到机械搅拌浮选机中,已经取得良好的效果,并得到大范围推广使用;加压过滤技术、强气压穿流式压滤技术和沉降离心脱水技术的研制成功,可通过使用120m2加压过滤机和400m2强压穿流式压滤机,实现了对细粒煤的脱水技术。我国煤炭行业经过长期发展,已经在洗选煤技术研发方面取得较为瞩目的成绩,所使用的洗选煤设备也多为国内自主生产。
2.2 选煤工艺发展现状
我国煤炭行业洗选煤工艺主要有跳汰-浮选、重介-浮选、跳汰-重介-浮选三种工艺。这三种类型的工艺存在的主要缺点是生产环节较为简化,采取的多为混合入选,进入的颗粒由于粗细不同,会在运行过程中发生干扰现象。颗粒的不同,在混合入选的工艺中会导致粒级产生不同的分选效果,降低分选速度。产品质量波动较大,粒度受限较高、参数不合理是我国选煤工艺中存在的主要弊端,这主要是由我国机械制造的水平、机器制造的材质所决定的。随着计算机信息技术的发展,自动化控制技术在洗选煤工艺中的引用,工艺水平和参数控制方面均有了大幅度提高。
3 洗选煤技术的发展前景
3.1 重介技术将占主导地位
随着工业的不断发展,我国企业对煤炭的使用质量提出了更高的要求,我国当前洗选煤技术无法满足当前生产的需求。洗选煤技术在一定时期内仍以跳汰选为首要选择方法;浮选粒度上限将降低至0.2mm左右,以提高煤炭质量;重介技术将占据主导地位,其余洗选煤技术发展至一定阶段可引入自动化技术,以提高选煤质量、简化选煤操作、减少煤炭损耗、节约煤炭资源。
重介选煤技术将与跳汰选煤技术一样具有广泛普及率,其操作将更加简单易控。重介选煤技术的基础建设投资额及生产成本与跳汰选煤技术接近,但其选煤的质量及效率远远高于跳汰法,这是重介选煤技术将取代跳汰法,占据主导地位的主要原因。
3.2 洗选煤设备大型化
国内洗选煤厂的规模不断加大,已具有向选煤大型化发展的趋势。我国各地已经建成和正在建成的选煤厂规模均比较大,如山西平朔建设的15Mt/a的安太堡选煤厂、21Mt/a的安家岭选煤厂以及内蒙神华的25Mt/a的哈尔乌素选煤厂,均达到大型甚至特大型选煤厂的规模。选煤厂规模大型化的前提是选煤设备的大型化,综合性的大型选煤设备不仅能大大简化选煤工艺,还能减少人力劳动的需求量,提高选煤效率,有利于企业的长远发展。
3.3 选煤厂建设将以装配式为发展趋势
当前阶段是我国洗选煤技术发展的关键期,这一阶段建设的新型选煤厂以动力煤厂为主,其建设目的是缓解当前用煤紧张和选煤质量落后的问题。随着市场经济的不断深化,人们对于洗煤技术的看法也将不断改变,动力煤和炼焦煤选煤技术逐步由两个独立分割的个体,逐步融合为一个整体,二者的融合需要通过装配式设备完成。
我国选煤行业的研究人员通过一系列的研究,创新性的将不同种类的,高效的选煤技术集成一体,经过多次试验及改进后,取得良好的效果。装配式选煤厂主要优点是建设时间短、建设投资金额少、生产成本低、生产效率高,能为企业赢取更大的经济效益,因此成为我国选煤厂未来发展趋势。
3.4 选煤过程的自动化控制
自动化控制技术已在各个工业生产领域得到广泛应用,该技术的使用能极大的降低人力劳动强度,提高生产效率及生产的安全性。加强机电一体化技术在洗选煤设备中的应用,不断提高生产的自动化水平。洗选煤设备中的筛分机、重介质旋流器、浮选机、卧式振动离心脱水机、加压过滤机、跳汰机等均可引入自动化控制技术,以提高设备的可靠性,逐步实现智能化生产。如将产品质量回控系统配合重介浮选使用,可有效提高选煤质量。
4 结语
煤炭在当前一段时间内仍是我国工业发展的主要能源,利用先进的技术,实现对我国煤炭资源的高效、洁净的开发及利用,是每个煤炭企业所面临的问题。为解决我国能源可持续供应的战略问题,我国煤炭企业走洗选煤加工之路,发展煤炭深加工技术已是必然趋势。
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中图分类号:N39 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)42-0343-03
经过选煤工业几十年的生产实践和科学研究,重介质选煤以其分选效率高、工艺系统简单、生产管理方便等优点,而被越来越多地运用到选煤厂实践中,并在选煤工艺中逐渐占据了主导地位。其中,重介浅槽分选机作为目前块煤分选常用的一种重介质分选设备,在新建选煤厂中,重介浅槽分选机已经基本取代了传统的块煤重介质分选设备,如重介质立轮、斜轮分选机等,在生产中发挥着越来越重要的作用[1]。
1 重介浅槽分选机的结构和工作原理
1. 1 结构
重介浅槽分选机的主要由槽体、水平流和上升流系统、排矸刮板系统、驱动装置等部分组成,如图1所示。槽体是一个钢外壳的长条形槽式结构。在槽体的长边两侧分别设有入料箱和溢流堰。入料箱底部设有水平流介质管,为浅槽分选机提供水平介质流[2]。水平介质流可保证物料层向排料的方向运动,并起到维持槽内液面的高度的作用;上升介质流则通过槽体底部的上升介质流漏斗进入槽体。槽体底部的漏斗上整体铺设一层带孔的耐磨衬板,并在槽体长边两侧的下部各铺设一条刮板链导向轨,刮板装置沿轨道移动,将矸石从槽体窄边一头排出。
排料刮板系统由头轮组、尾轮组、两组随动轮组、刮板、链条、导轨、连接板等组成。刮板通过连接板固定在两侧链条之间,链条挂在头轮组、尾轮组及随动轮组两侧的链轮上,链条的下端嵌入导轨滑槽内;头轮组、尾轮组、随动轮组均由轴、两片链轮、轮毂、滚动轴承组成,通过轴承座固定在槽体侧板的相应位置上。
驱动装置由电动机、减速机和三角带等组成。
1.2 工作原理
重介浅槽分选机是根据浮沉原理,将被分选原煤在一定密度的悬浮液中按密度差异进行分层和分离的设备[3]。在分选过程中,低密度的煤由于低于悬浮液密度而上浮,高密度的矸石等则在重力的作用下沉至槽体底部。最终,煤从溢流堰排出,矸石通过槽体底部的刮板输送机排出。悬浮液则是通过两个部位给入分选槽内:从槽体下部漏斗给入的上升流和从原煤给料侧带孔的布流板给入的水平流,生产中需要保证进入槽体内的悬浮液都是均匀分散的。其中,上升流的作用是保持悬浮液均匀、稳定,并使精煤上浮,起到分散入料的作用。水平流通过布料箱的反击和限制,可使水平流全宽、均匀的进入槽体内。水平流的作用是保持槽体上部悬浮液密度稳定,同时形成一个由入料端向排料端的水平运动,对上浮精煤起到运输作用。
入选原煤进入分选槽后,通过调节挡板的作用可使物料全部浸入到悬浮液中,在浮力的作用下完成分层。精煤等低密度物浮到分选槽的上部,矸石等高密度物沉到槽体底部。在下沉过程中,与矸石混杂的低密度物由于上升流的作用而充分分散后继续上浮。最终在水平流的作用下,使得浮在悬浮液上部的低密度物由溢流口排出,成为精煤产品;沉到槽底的高密度物在刮板的作用下,由机头溜槽排出成为矸石产品,最终完成原煤的分选过程[4-5]。
2 重介浅槽分选机的应用
2.1 重介浅槽分选机的应用历程
重介质浅槽分选机早在20世纪40年代就开始使用,通过欧美各国的推广和完善,形式在不断地改进。从开始时的DSM型分选机、麦克纳利―特朗普分选机、巴沃依分选机、利巴分选机,到最近比较流行的丹尼尔分选机、彼德斯分选机。我国在20世纪50年代开始研究重介浅槽分选机,但进展较为缓慢。
一直到20世纪90年代,我国才开始大规模应用重介浅槽分选机。其中以平朔安太堡选煤厂最先从美国引进了丹尼尔重介质分选机,用于分选13~150mm块煤。由于该设备具有操作维护简单、投资低、效率高等优势,很快就在我国得到认可,成为目前我国新建选煤厂中块煤分选工艺的主选设备。从发展上来看,重介浅槽大有代替重介斜轮、立轮分选机的趋势。
21世纪以来,彼德斯浅槽分选机开始在神东地区使用。2002年,孙家沟选煤厂首次在神东地区使用重介浅槽分选机分选块煤。在此之后,神东地区新建选煤厂基本为块煤重介质浅槽工艺。重介浅槽分选机在该地区的广泛应用,为提高选煤工艺水平和洗选煤炭的质量作出了重要贡献。
目前,响应国家发展改革委的倡导,陕北大型煤炭示范基地建设启动。规划利用10年左右的时间,打造一个煤炭、电力、化工、铁路、物流一体化的工业园区。对目前规划开发的71座矿井,包括现有的6座选煤厂,其选煤方法基本采用块煤浅槽分选工艺,突显出了重介浅槽分选机在选煤工艺中的重要地位。
2.2 重介浅槽分选机的应用分析
2.2.1 选煤厂块煤排矸
重介浅槽分选机是目前选煤厂块煤排矸的首选方法,由于其分选效率高,分选密度可调节范围宽,加之分选粒度范围宽、处理量大,且易于管理,生产过程可实现自动化的优点,所以在国内选煤厂得到了很好的应用。但是,国内使用的重介浅槽分选机多以进口产品为主;国内生产的重介浅槽分选机大多是仿照国外设计的。
路庆华[6]对西曲矿选煤厂原有的选择性破碎机块煤排矸工艺进行改造,通过对新设备的可行性研究以及现有几种排矸设备的优缺点分析,结合入选煤质不稳定的特点,最终选择了 XZQ―1635型浅槽重介分选机作为块煤的排矸设备。通过半年多的生产实践表明,采用重介浅槽分选机对排矸系统的技术改造是可行的。改进后的重介浅槽分选机运行稳定,完全满足了生产需要。虽然工艺较以前复杂,技术改造投入成本高,但该工艺系统管理方便,机器运行噪音小,改善了职工工作环境,同时降低了矸石带煤量,减少了煤炭资源的浪费。
焦红光等[7]通过对马村选煤厂+13mm无烟块煤分选效果较差的原因进行分析,决定对该厂原有的两段水洗溜槽对块煤洗选系统进行技术改造。最终在满足生产要求的前提下,保留了原一段水洗溜槽分选工艺,并增设了浅槽重介质精选流程。生产实践表明,改造后的工艺效果有了显著提高,不仅解决了长期以来焦作矿区由于原煤中介石含量高而带来的选后煤炭产品质量问题,提高了块精煤的质量,而且有效地回收了原煤中的介石。其中介石产品中因含有较多的可燃成分,既可单独作为一种产品,又可破碎后再选,不仅保护了资源,又增加了企业的经济效益,收到了良好的效果。
李艳红等[8]对华丰矿选煤厂采用重介浅槽排矸工艺对原有的排矸工艺进行改造,以 XZQ―1620 重介浅槽分选机分选 200~50 mm粒级的块煤,有效地解决了该选煤厂人工选矸效果差的问题。不仅减少了工人的劳动强度,而且可排除入选原煤中 70% 的矸石,降低了块煤产品的灰分,提高了经济效益。
孙永新等[9]对山西王坡选煤厂100~13mm块煤重介浅槽分选效果进行了分析,其中,分选设备采用的是W8F48型重介浅槽分选机。从应用实践来看,W8F48块煤重介浅槽分选机具有体积小、性能稳定、事故率低等特点,同时分选效率可达95%以上,可能偏差为0.07,达到了良好的分选指标。
冯国富等[10]对斜沟煤矿选煤厂中DMB8013型重介浅槽分选150~50 mm 块原煤的效果进行评估。从单机检查试验和生产实践表明,DMB8013型重介浅槽在斜沟煤矿选煤厂应用效果良好。150~50 mm块原煤分选效率高达99.8%;矸石中带煤损失为 0.11%;设备的小时处理量大,适应生产要求。
2.2.2 井下原煤排矸
随着采煤工业逐渐采用机械化大生产,使得煤层顶、底板及夹矸煤大量混人原煤中,造成原煤中矸石含量的增加。然而在一般的采煤流程中,原煤在井下是不做处理的,而是通过提升系统提升至地面后再进行排矸作业,排出的矸石堆积成矸石山,不仅占用了大量的土地,而且矸石中含有一定的可燃物,在一定的情况下还会发生自燃,排放出二氧化硫、氮氧化物和烟尘等大量有害气体,污染环境。如果能将原煤中的矸石在井下排出,将分选出的矸石直接回填,则将会产生巨大的社会效益和经济效益。
目前国内第一座井下选煤厂已经在山东新汶矿业集团落户生产。利用重介浅槽排矸工艺,实现了原煤井下洗选、矸石就地充填。不但解决了矸石占用土地、污染环境的问题,而且还降低了运输成本。该井下重介浅槽排矸工艺由来料系统、煤矸分选系统、介质回收系统、煤泥水处理系统四大系统组成,如图2所示。该厂自 2010 年6 月投产以来,系统运行可靠,产品质量稳定,设备维护量小,自动化程度高;主要重介浅槽分选机分选效率高达 98. 5% 以上,矸石中带煤率
在井下建立重介浅槽分选工艺是原煤井下分选、排矸的一个方向,重介浅槽分选机作为井下选煤厂的主选设备具有较高的分选效率,大幅度减少矿井矸石运输产生的无效运输量,不仅提高了企业的产能,降低了成本,而且减少了环境污染。在“十二五”期间,国家将研究建设井下选煤厂作为重点项目,并大力发展井下重介浅槽分选工艺。
3 重介浅槽分选机使用中常见故障及应对措施
3.1 常见故障
(1)槽内异物,造成卡链现象
重介浅槽分选机采用刮板链传动的方式来运输重物料。在生产过程中,常因原煤中混有的长条煤块、木棍、铁器、棉纱、胶带机胶皮带等杂物在重介浅槽分选机底部卡住,造成卡链或堵链,严重时还会造成跳链、断链等事故,从而影响设备的正常运转。
(2)链片磨损,出现断链现象。
重介浅槽分选机的链条是最易损坏的一个机构,链条失效的主要原因是磨损。因为链条的链板与导轨、套筒与导轨及销轴与套筒之间存在着较大的摩擦力,而且长期受水、介质粉以及煤泥等多重因素的影响,链条易磨损或脱落,导致链条失效。一旦出现断链或者其他链条故障,若不能及时采取措施,电机不但会拉断链条,还会拉坏浅槽的其他部件;与此同时,块原煤和介质会在槽体内积聚结块,致使整个浅槽“压死”,给维修带来了很大的困难。
(3)介质系统出现密度不稳定问题
重介浅槽分选机在洗选过程中,一定时间内,介质密度可能会出现达不到设定值的现象。如果介质的密度太低,会造成大量精煤混入矸石中排出,导致“压死”浅槽刮板或堵塞矸石溜槽。于此同时,由于介质与煤炭沉积在一起,使得产品脱介变得非常困难;如果介质的密度太高,又会使大量的中煤或矸石进入精煤系统,造成块精煤质量下降。另外,如果介质系统不稳定导致介质桶内的液位太低时,也会使分选机中的煤与介质积压,造成槽体底部刮板“压死”。
3.2 应对措施
3.2.1防止链条卡链的应对措施
增大对原煤入选前准备工序的投入,尽量减少杂物进入分选槽。为此,在原煤从煤仓到重介浅槽分选机所流经的每一个转载或分级环节都需要增设孔径大小不一的篦子和下料溜槽,清理出大块煤和杂物。同时加大工作人员巡回检查的力度,及时发现篦子上的杂物并清理;加强对除铁器的管理,及时清理除铁器上的铁器,确保设备的正常运转。
3.2.2 防止链条断链的应对措施
针对链条经常断链的情况,可采取的措施有:
(1)减少主传动小链轮的齿数,降低链速,同时在从动轴上安装保护装置;
(2)日常管理中,对链条进行预紧和拉紧相结合,减少链条磨损,延长链条的使用寿命;
(3)在重介浅槽分选机运行一定时间后,及时调整紧链器和机尾的距离,防止机尾弯曲滑道处出现链条脱离滑道的现象。
3.2.3确保密度稳定的对策措施
(1)对介质的回收处理,要保证介质的回收率。尽量减少煤流带入的煤泥量 (煤泥的表面积大,将增加介质的粘附量) ,可通过筛前湿法筛分来保证;同时加强对磁选机的日常管理,确保介质的回收。
(2)合理选择喷水位置,采用固定筛板对产品进行预先脱介,在分级段采用双层脱介,以增加脱介筛的脱介面积。对第一喷水点位置的选择取决于预先脱介效果和振动筛的预脱介的效果,如脱介效果好,第一喷水点要靠近振动筛的稀脱介处,同时还要与筛下溜槽位置相对应;第二喷水点选在第一喷水点与排料端中间。
4 结语
煤炭在很长一段时间内仍是我国所依赖的一次能源,如何高效、洁净地开发和利用丰富的煤炭资源,依旧是当前必须解决重大战略课题。加大动力煤洗选比例,走洗选加工之路;同时加速煤炭企业的整合,实现煤矿和与之配套的选煤厂的大型化发展是解决该课题的必由之路。重介浅槽分选机以其处理能力大、分选速度快、分选精度高等优势在选煤工艺中占据着越来越重要的地位。随着国家对煤炭洗选加工的重视,重介浅槽工艺在中国选煤行业将具有十分广阔的市场前景。因此在加强和完善重介浅槽分选工艺研究的基础上,大力发展具有中国自主产权的大型重介浅槽分选机,开辟出适合中国国情特点、适应快速提高动力煤入洗比例的建厂技术途径,对实现我国煤炭工业的可持续发展有着重要的意义。
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煤炭资源是我国重要的能源之一,因此这一资源与人们的发展息息相关,所以要重视煤炭资源的开采及利用过程,并且在当今经济发展的大环境为我们所提供的信息优势与科技优势的支持下进一步推动煤炭资源开采与利用技术的发展。而选煤这一环节作为煤炭事业的基础性环节更应该得到人们高度的重视,同时这一环节中的对煤炭进行清洁的过程还与我国的环境保护事业不谋而和,因此相关部门更应对选煤环节的革新与完善加以高度的关注,而这就需要从我国选煤技术的发展现状有一个充分的了解。
1 我国选煤技术发展现状
1.1 重介质选煤比例提升
重介质选煤工艺现已成为选煤工业发展的首选技术,成为我国选煤技术的优先发展领域。此外,耐磨技术也有很大进步。并在设备大型化、生产过程自动控制、提高入料上限、降低有效分选下限以及简化工艺系统等方面都取得了突破性的成就,进一步提高了重介质旋流器选煤的效率和经济性,标志着我国重介质选煤技术达到国际领先水平。
1.2 跳汰选煤技术的进步
跳汰物料处于松散状态的时间占总脉动周期的比例已增长到70%以上,使有效分选时间增加,分层状况得到改善;多次进气使物料床层更好地松散,减少因吸啜而产生的透筛损失,降低顶水耗量;使分选下限降低,分选的粒度范围增宽,脱硫效果显著提高。近年来,动筛跳汰机以其处理量大、用水量少、工艺简单、分选效率高、运营费用低等优点,备受选煤界的广泛关注。
1.3 浮选技术发展大型浮选机的推出
浮选柱作为一种高效细粒煤分选设备,由于结构简单,占地面积小,成本低,建设周期短,节省能耗等优点,近年来在我国发展迅速。目前主要使用新结构充填式浮选柱、旋流微泡浮选柱及射流浮选柱等。我国研制的浮选柱有效分选下限可达10?滋m,其性价比高于同类进口设备和其他类型的浮选机,应用前景广阔。
2 我国选煤技术煤炭清洁利用的影响
2.1 整体提升煤炭质量
煤炭洗选即从原煤中将煤和矸石分离,从而获得质量不同的产品的过程。随着煤炭消费剧增和环保意识增强,煤炭的洗选加工得到了各国的高度重视,因而推动了选煤技术的发展。使得选煤在煤炭行业乃至整个国民经济中具有十分重要的作用。对煤炭的清洁利用的主要步骤是对煤炭的洗选,而这一步骤作为煤炭清洁领域中尤为关键的环节其背后所体现的环保意义也是尤为巨大的。这一步骤的实施基础是原煤,而原煤体系实际包含两个部分,即煤层和矸石性杂质,洗选这一步骤主要就是将矸石性杂质从原煤体系中分离出来,进而使相应的煤种能够得到更高层次的质量提升,因此这一环节对于煤炭事业来说意义重大,应予以一定的发展性条件支持,如资金、技术等,从而进一步提升我国选煤体系中的实际原煤质量。
2.2 推动能源节约事业
煤炭洗选可大大降低灰分,脱除硫分,使烟尘(TSP)、SO2和NOx的排放显著减少。同时,去除大量的洗矸石和高灰分煤泥可用作电厂的燃料,或生产砖、水泥,铺路、充填塌陷区,为节能减排和减少了矿区环境污染创造了条件。煤炭的清洁体系实际上是一种煤炭的高效利用体系,这一体系的实际开展在一定程度上能够进一步提升煤炭的质量,进而使煤炭燃烧所释放的能源数进一步提升,在发热的同时因为杂质的减少,相应的电能消耗也会减少,所以在工业化的煤炭燃烧过程中,相应的热能效能够得到较为明显提升,并且与传统的煤炭燃烧相比,产生同样热能耗所需要耗费的煤炭数量也会因此而降低,较为符合当下我国的可持续发展事业的相关要求。同时也为能源节约事业做出了一定的贡献。
2.3 推动产品结构优化
经过清洁技术处理的煤炭,因其质量上的变化可以将其进一步开发成优质精品煤炭产物,进而将实际的煤炭根据质量的差异性而二次加工成不同质量的产品,其中精煤提纯之后的中煤可以提供给类似焦油化工厂、电力厂、化肥加工单位这一类对于煤炭数量需求巨大而相对来说对于煤炭的质量并不是特别高的产业,进而节约其实际生产过程中的实际煤炭成本。而提纯后产生的泥类煤质可以经过一定的电解等技术进一步将其中的电解铝等材质析出,从而作为市面上的铝材为相关的工业体系所用,因此这一系列的开发与利用工程的而实际推进在一定程度上革新了煤炭产品的实际结构,进而使煤炭产品有了较为多样化的选择,一改从前煤炭产品结构单一、孤立的局面,以全面带动煤炭产业所引发的经济变革。因此,将改变煤炭企业产品结构单一,产业链短,经济效益差的局面,有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变,延伸煤炭企业的产业链,实现产品的优质化,为煤矿提高经济效益、走可持续发展道路、开展综合利用、发展循环经济创造了条件。
2.4 提升煤炭的竞争力
我国的煤炭很大一部分都用来出口,进而获取巨大的贸易差价,而这也是我国主要的经济来源,在此基础上,许多国家对我国的煤炭的需求量就进一步增大,而与此同时,这些客户也希望获得更为优质化的煤炭资源,因此它们开始对于我国的煤炭有了一系列的要求,因此基于这一背景就需要进一步提升煤炭的清洁度,而对煤炭清洁利用体系的进一步完善与落实能够全方位提升煤炭的质量,进而使出口的煤炭满足相应国家对与煤炭各成分与含量的要求,因此这一煤炭清洁利用体系的实际开展具备一定的可行性。
结束语
总而言之,当下我国煤炭事业的发展对于我国来说具有十分重要的意义,因此要在此基础上全面建设我国的选煤体系,进而为工业的发展和建设选出更为优质的煤炭资源,同时还要切实注重煤炭清洁技术的开发,以此来提升煤炭的可利用性,以减少相应的资源损耗,这两部分的开发与建设有利于革新我国的煤炭事业结构;有利于完善我国的煤炭体系建设,同时还有利于进一步强化我国的煤炭质量,进而在此基础上,从煤炭的角度带动我国的经济建设水平的全面发展。
参考文献
[1]赵志国,张东晨,闵凡飞.我国选煤技术发展现状及对煤炭清洁利用的影响[J].中国科技论文在线,2011.
二、浮选的基本原理及浮选工艺
浮选过程就是将一定浓度的煤浆与定量的浮选药剂在搅拌桶中进行充分搅拌,然后进入浮选机,由于浮选机搅拌、充气,在煤浆中形成大量气泡,疏水的煤粒与气泡碰撞并黏附在气泡上,上浮至矿浆液面,形成矿化泡沫层,由刮泡器刮出为精煤;不能黏附到气泡上的矸石则留在水中,作为尾煤排出机体,从而达到分选的目的。
浮选是一个复杂的物理化学和流体力学的过程,在这个过程中起主导作用的是煤和矸石表面润湿性的差异。煤和矸石的表面润湿性之所以有差别主要是因为煤和矸石表面的结构不同,煤主要由有机质和无机质两部分组成,煤表面以非极性疏水表面为主,又存在不同程度的极性表面,煤的非极性表面对水分子的吸附力小于水分子之间的内聚力,固水滴在煤表面不易展开,润湿程度较小,疏水性较强,因此煤粒与水中的气泡碰撞接触时,气泡容易克服水化层的阻挡,并排开水化层与煤粒表面黏附在一起。而矸石表面呈极性,水滴在矸石表面能迅速地展开,表明矸石表明亲水性强。
目前应用最广泛的浮选工艺是泡沫浮选法,向煤泥中加入各种浮选药剂并搅拌调和,使之与煤泥细粒作用,以扩大不同煤泥颗粒间的可浮性差别。调好的矿浆送入浮选槽,搅拌充气。矿浆中的矿粒与气泡接触、碰撞,可浮性好的煤泥选择性地黏附于气泡并携带上升成为气—液—固三相组成的矿化泡沫层,经机械刮取或从矿浆面溢出,再脱水、干燥成精煤产品。不能浮起的矿物随矿浆从浮选槽底部作为尾矿产品排出。
三、影响煤泥高效浮选的主要因素分析
1.浮选原料煤
煤泥浮选原料由粒度粗细不等、密度大小不同的煤和矸石及连生体组成,其可浮性与煤化程度、煤岩成分、氧化程度以及矿物质的浸染等有关。研究表明:相同工艺条件下,中等煤化程度的煤(焦煤、肥煤、瘦煤)的可浮性最好,年轻的和年老的煤浮选效果很差;同一种煤,由于煤岩成分的不同,可浮性不同,镜煤的可浮性最好,丝炭最差,亮煤和暗煤居中。煤被氧化后,煤表面亲水性增加,可浮性变差,因此煤泥氧化程度越大对浮选越不利。
另外,的可浮性与煤泥的粒度有关。煤泥粒度要求为0.5mm以下。煤泥的最佳浮选粒级是在0.074—0.25mm,而对于0.25—2mm的粗粒煤泥,由于其粒度大,可浮性不好,在浮选过程中不能有效分选[1],造成精煤损失,因此有效分选出粗粒煤泥的精煤非常关键。推荐对煤泥粒度进行小筛分实验,在0.25—0.5ram比重较大且灰分偏高的情况下,推荐采用TBS分选粗粒煤泥,有效回收粗煤泥,解决“跑粗”,同时,对于<0.25ram的细粒级,可采用对其有效地浮选柱分选,达到提高浮选精煤产率的目的[2]。
2.浮选药剂及药剂制度
煤泥浮选只靠煤和矸石表明的自然差别是不够的,为了扩大煤和矸石表面性质的差异,必须向矿浆中加入一定量的浮选药剂,以增强煤粒表明的疏水性。浮选药剂主要由起泡剂、捕收剂、抑制剂、调整剂四部分组成。煤泥浮选中,一般采用煤油、轻柴油做捕收剂,仲辛醇作起泡剂,石灰或碳酸钠做抑制剂,水玻璃、醇做调整剂。不同的浮选药剂对煤泥的浮选效果不同,要根据煤泥的性质,选用不同的浮选药剂,做浮选对比试验。在满足用户要求的情况下,应选择性能价格比最优的药剂。
药剂制度主要指药剂的种类和用量,加药方式和加药点,以及药剂的乳化,等等。药剂用量要适量,过量的药剂不仅造成浪费,而且使精煤质量降低,如果浮选药剂量不足,就会使浮选速度和精煤回收率降低。适宜的用药量要根据浮选原料性质、药剂性质和加药方式等通过实验来确定。加药方式有一次添加和分次添加两种。一次添加是将药剂添加到搅拌桶中,这样可以提高浮选速度,操作方便,但选择性差。药剂性质不活泼、不易失效和不易分散,当煤浆中细泥较少时,可采用一次加药。分次加药可使浮选机各槽中煤浆的药剂浓度比较均匀,有利于提高选择性和降低用药量,但分次加药量和加药点也应通过实验确定。
3.浮选流程
合理的浮选流程是保证获得理想的技术经济指标的首要条件,常见的浮选工艺流程有下列四种。
(1)一次浮选流程
一次浮选流程是煤泥经浮选分成精煤(泡沫)和尾煤两种产品最简单的流程。该流程的最大优点是结构简单,生产操作方便,处理量大。适合于低灰易选煤泥对精煤质量要求不太高的较难选煤。
(2)中煤再选流程
图2所示为中煤再选流程,该流程前四室的产品为最终精煤产品,后两室的泡沫产品为中煤,返回到第二室再选,末一室排出的最后为尾煤。该流程的特点是结构简单,由于中煤再选,精煤、尾煤质量指标容易保证,适用于细粒含量多的较难选煤,但只有当中煤基本上不以连生体形式存在时,再选才有效。
(3)精煤再选流程
该流程如图3所示,该流程可以全部精煤再选也可部分精煤再选,该流程的特点是流程复杂,适用于难选煤或对精煤质量要求比较高的浮煤。
(4)三产品流程
上述几种浮选产品流程都是选出最终产品,这对要求出低灰精煤、高灰尾煤,往往不容易保证,而三产品流程就可以实现,如图4,因此它适合含连生体多而精煤灰分有要求比较低的难选煤。该流程的缺点是要多设中煤过滤系统。
四、结语
在煤泥浮选工艺设计中,原煤性质是最先应考虑的影响因素,还有浮选工艺的设计和改进,也要对浮选药剂及药剂制度、浮选设备、浮选流程等进行分析探究,以上因素应协调考虑,这对实现煤泥高效、经济浮选具有重要意义。
在煤炭市场宽松情况下,以市场为导向,调整产品结构,优化客户布局,实施品质差异化经营理念,确保销售市场稳定,是提高企业经济效益的必由之路。
1.1深化洗选加工,提升产品价值
由于煤炭行业的特殊性,井下生产的原煤只是初级产品,真正的产品制造在选煤环节。因此,从某种意义上讲,煤炭企业的营销活动是从选煤环节开始的。冀中能源注重选煤煤质,坚持煤矿办到哪里,洗选设施就建到哪里的原则,邢台矿区的6座生产矿井中有5座建有选煤厂,而没有选煤厂的邢东矿原煤也全部调配到其他选煤厂入洗。多年来,冀中能源一直紧跟国内先进的选煤工艺技术,及时进行选煤厂改造,逐步扩大选煤厂入洗能力,提高原煤入洗率和精煤产量,提高产品质量和产品对市场的适应性。目前,邢台矿区原煤实现100%入洗,精煤售价远远高于原煤售价,提高了企业的竞争力。
1.2调整产品结构,生产适销商品
随着科学技术的不断发展,煤炭用户的日趋增多,对煤炭品种的需求更加多样化。企业只有不断新增煤炭品种,积极主动地进行市场调研,优化产品结构,才能提高企业自身的市场适应能力和竞争力。1997年以前,冀中能源的产品结构中,供给冶金、电力、焦化企业的工业用煤占比不足50%,有一大部分原煤销往民用燃料煤市场,淡旺季变化明显,价格波动大且用户零散。1998年冀中能源开始实施精煤战略,以市场为导向,持续进行产品细分,大力开拓工业用煤市场,公司产品从最初的冶炼精煤、原煤等简单几个品种发展到现在包括喷吹煤、末煤等在内30多种产品。此举不仅把大量的民用燃料煤转变成冶金、焦化和电力用煤,而且摆脱了淡旺季的波动,实现了市场需求稳定均衡,产品平均售价大幅提升,货款回收状况明显改善,企业经济效益明显提高。2.3优化客户结构,确保市场稳定稳定可靠的客户群可以减少资金占用,加速资金周转,创造最佳效益。冀中能源在进行产品结构调整的同时,不断优化市场结构,实施大客户战略。多年来,冀中能源煤炭销售始终坚持向企业发展前景好、企业信用好、运输便利、用量大的用户倾斜,与8家大型冶金、焦化、电力企业建立了中长期战略合作关系,稳定了企业的市场,保证了用户的需求,为双方营造了稳定的经营环境。
2提供优质服务创造双赢局面
服务意识是企业经营的灵魂,提升顾客满意度和忠诚度,赢得更多顾客,将决定企业在激烈的市场竞争中能够走多远。
2.1坚持用户至上,追求客户满意
在服务用户上,煤炭企业应始终坚持用户至上的原则。运销部门永远是用户在企业内的利益代言人,多年来,冀中能源运销部门坚持公平交往、诚信待客,多方面为用户需求考虑。一是公司煤炭运销部门注重对市场的调研,为用户提供现实和潜在的市场需求。二是把维护用户利益放在了首位,每年煤炭订货会与用户签订合同,达成供货意向后,运销部门将用户产量、质量需求信息及时反馈到矿井生产和煤质部门,并进一步修订生产计划,按用户需求组织生产和销售。三是营销部门业务人员对口定期走访,凡是双方确认的质量纠纷,及时进行处理以达到双方满意。四是依托与铁路部门良好的合作关系,在铁路发运上,保证按时发货,当用户有紧急需求时做到及时到货。
2.2推行集中销售,增强议价能力
营销集中管理是有效整合内部资源,全面提升煤炭企业的信誉度、话语权、市场地位,使企业的整体利益得到最优的需要。冀中能源积极发挥集中销售平台优势,加强内部沟通和信息共享,共同面对市场、面对客户,市场话语权进一步增强,尤其是在煤炭市场下行时,集中销售的优势进一步体现。对于外欠货款严重、经营状况较差的用户,严格控制发运量。同时,对于有接货能力、经营业绩优秀的用户,给予适当优惠政策,增加供货量,切实做到保市场、控风险、促回收。
2.3强化让渡意识,营造共赢局面
根据国家的规划,到2010年,中国将建立起比较完善的循环经济法律、法规体系、政策支持体系、技术创新体系和有效的约束机制。首先,国家重点行业资源利用效率将有较大幅度提高,形成一批具有较高资源生产率、较低污染排放率的清洁生产企业;重点领域建立和完善资源循环利用体系和机制;全国资源生产率大幅度提高,废弃物排放显著削减,初步建立起资源消耗、环境污染少、经济效益好的国民经济体系的资源节约型社会。同时,国家将把发展循环经济作为政府投资的重点领域,加大对循环经济发展的支持。对一些重大项目进行直接投资或资金补助、贷款贴息的支持,引导各类金融机构对有利于促进循环经济发展的重点项目给予贷款支持。
煤炭企业的经济效益主要依赖量的增长,企业抗风险能力非常差。由于长年开采,对生态环境破坏非常严重,地质灾害、空气污染、水资源破坏、水质污染、固体废物污染已经直接影响到矿区的生产生活。煤炭资源枯竭,次级资源、伴生资源大量废弃。煤砰石山自燃破坏了环境,影响了地下水、土壤土质和空气等的质量。以往高投人、高消耗、高污染、低效益的粗放型增长方式,必然会导致资源的枯竭,酿成灾难性的环境污染后果。
煤炭企业应在科学发展观的指导下,积极推进循环经济发展模式,走一条科技含量高、经济效益好、资源利用少、环境污染低、人力资源得到充分发挥的新型工业化道路。发展循环经济,有利于促进产业结构调整、提高企业科技含量。煤炭企业是以煤炭资源为重点的企业,发展原煤洗选、型煤加工,提高矿产资源综合开发和回收利用率,加大粉煤灰、煤砰石的综合利用,构建煤一电一建材产业链,引进关联度较高的技术、加大节能技术、节水技术、链接技术、新材技术、生态技术的研究应用,用高科技技术和先进实用技术改造传统产业,提高资源韦约利用水平,促进产业结构升级。
同煤集团用发展循环经济的原则,积极推进煤炭企业产业结构的升级。同煤集团塔山工业园区的建设模式,具有鲜明的“循环经济”特点,体现了“减量化、再利用、资源化”的要求,通过拉长产业链,榨干废弃物,形成闭合的产业链条,在经济发展的同时,使环境、资源所付出的代价降到最低。在规划上充分利用地形高差,使煤流方向自高向低流动,各厂以园区主千道为中轴线,按原材料的来源进行合理布置,并力求工艺合理,系统简单,功能分区明确,减少环境污染。并设计上按照“以煤为主,多业并举,综合发展”的思想,形成以矿井为龙头,以煤炭深加工和资源综合利用为目的,实现以煤为主,多业并举的产业链。
塔山工业园区的产业链构成是:以建设塔山矿井为龙头,配套建设相应的选煤厂;选煤厂生产的精煤直接装车外运;选煤厂分选出来的低热值煤(包括煤泥、中煤)和煤砰石输送到4x5万kW的资源综合利用电厂发电,电厂产生的余热用于居民区的冬季取暖,同时建设装机容量为2x60万kw的坑口电厂,利用电厂排出的粉煤灰和煤歼石为原料,建设水泥厂和建筑材料厂;利用采煤过程中采出的伴生物高岭岩为原料建设高岭土锻烧厂。这样,各个生产单位首尾相联,环环相扣,上一个生产单位的废料正好是下一个生产单位的原料,做到了资源的充分循环利用,并且把废物排放和对环境的污染降到最低。将传统的资源一产品一废弃物单向直线式经济发展模式,变为资源一产品一废弃物一再生源的反馈式循环经济发展模式。
塔山工业园区的建设,将从根本上扭转多年来大量消耗、大量废弃、大量污染的传统经济增长模式,为资源型企业的可持续发展走出一条新路。从经济效益上看,塔山工业园区具有较大的盈利能力。根据初步制定的园区循环经济实施方案,园区各个项目全部建成并达产后,年销售收入可达60亿元人民币,税后财务内部收益率12.39%,投资利润率10.57%,投资利税率14.78%,盈亏平衡点64.7%,12年即可收回投资,这些都大于(或好于)建设项目的基准要求。从社会效益上看,塔山工业园区建设将为改变资源型企业的发展模式树立样板,做大了煤炭主业,实现了规模化经营;调整产业结构,实现多元化经营;保证生产接续,促进矿区社会稳定;并为节约资源和保护环境,建立资源节约型和环境友好型社会做出了贡献。
根据国家的规划,到2010年,中国将建立起比较完善的循环经济法律、法规体系、政策支持体系、技术创新体系和有效的约束机制。首先,国家重点行业资源利用效率将有较大幅度提高,形成一批具有较高资源生产率、较低污染排放率的清洁生产企业;重点领域建立和完善资源循环利用体系和机制;全国资源生产率大幅度提高,废弃物排放显著削减,初步建立起资源消耗、环境污染少、经济效益好的国民经济体系的资源节约型社会。同时,国家将把发展循环经济作为政府投资的重点领域,加大对循环经济发展的支持。对一些重大项目进行直接投资或资金补助、贷款贴息的支持,引导各类金融机构对有利于促进循环经济发展的重点项目给予贷款支持。
煤炭企业的经济效益主要依赖量的增长,企业抗风险能力非常差。由于长年开采,对生态环境破坏非常严重,地质灾害、空气污染、水资源破坏、水质污染、固体废物污染已经直接影响到矿区的生产生活。煤炭资源枯竭,次级资源、伴生资源大量废弃。煤砰石山自燃破坏了环境,影响了地下水、土壤土质和空气等的质量。以往高投人、高消耗、高污染、低效益的粗放型增长方式,必然会导致资源的枯竭,酿成灾难性的环境污染后果。
煤炭企业应在科学发展观的指导下,积极推进循环经济发展模式,走一条科技含量高、经济效益好、资源利用少、环境污染低、人力资源得到充分发挥的新型工业化道路。发展循环经济,有利于促进产业结构调整、提高企业科技含量。煤炭企业是以煤炭资源为重点的企业,发展原煤洗选、型煤加工,提高矿产资源综合开发和回收利用率,加大粉煤灰、煤砰石的综合利用,构建煤一电一建材产业链,引进关联度较高的技术、加大节能技术、节水技术、链接技术、新材技术、生态技术的研究应用,用高科技技术和先进实用技术改造传统产业,提高资源韦约利用水平,促进产业结构升级。
同煤集团用发展循环经济的原则,积极推进煤炭企业产业结构的升级。同煤集团塔山工业园区的建设模式,具有鲜明的“循环经济”特点,体现了“减量化、再利用、资源化”的要求,通过拉长产业链,榨干废弃物,形成闭合的产业链条,在经济发展的同时,使环境、资源所付出的代价降到最低。在规划上充分利用地形高差,使煤流方向自高向低流动,各厂以园区主千道为中轴线,按原材料的来源进行合理布置,并力求工艺合理,系统简单,功能分区明确,减少环境污染。并设计上按照“以煤为主,多业并举,综合发展”的思想,形成以矿井为龙头,以煤炭深加工和资源综合利用为目的,实现以煤为主,多业并举的产业链。
塔山工业园区的产业链构成是:以建设塔山矿井为龙头,配套建设相应的选煤厂;选煤厂生产的精煤直接装车外运;选煤厂分选出来的低热值煤(包括煤泥、中煤)和煤砰石输送到4x5万kW的资源综合利用电厂发电,电厂产生的余热用于居民区的冬季取暖,同时建设装机容量为2x60万kw的坑口电厂,利用电厂排出的粉煤灰和煤歼石为原料,建设水泥厂和建筑材料厂;利用采煤过程中采出的伴生物高岭岩为原料建设高岭土锻烧厂。这样,各个生产单位首尾相联,环环相扣,上一个生产单位的废料正好是下一个生产单位的原料,做到了资源的充分循环利用,并且把废物排放和对环境的污染降到最低。将传统的资源一产品一废弃物单向直线式经济发展模式,变为资源一产品一废弃物一再生源的反馈式循环经济发展模式。塔山工业园区的建设,将从根本上扭转多年来大量消耗、大量废弃、大量污染的传统经济增长模式,为资源型企业的可持续发展走出一条新路。从经济效益上看,塔山工业园区具有较大的盈利能力。根据初步制定的园区循环经济实施方案,园区各个项目全部建成并达产后,年销售收入可达60亿元人民币,税后财务内部收益率12.39%,投资利润率10.57%,投资利税率14.78%,盈亏平衡点64.7%,12年即可收回投资,这些都大于(或好于)建设项目的基准要求。从社会效益上看,塔山工业园区建设将为改变资源型企业的发展模式树立样板,做大了煤炭主业,实现了规模化经营;调整产业结构,实现多元化经营;保证生产接续,促进矿区社会稳定;并为节约资源和保护环境,建立资源节约型和环境友好型社会做出了贡献。
1.煤炭开采对环境的污染与破坏
保护环境是我国的一项基本国策,是实现经济、社会和资源环境可持续发展战略的重要组成部分。免费论文参考网。煤炭是我国的主要能源,又是“不清洁能源”,在开发过程中对环境产生严重污染。煤矿产生的固体废弃物主要是井下开掘岩巷、半煤岩巷排出的矿石、露天矿剥离物以及原煤洗选过程中的洗矿等。迄今为止,全国堆积的煤矿石已达30亿吨左右,占地约5500hm2,并以每年2.0亿吨左右的速度增长。全国现有大小矿石山数万座,其中数百座在自燃,排放大量的烟尘和有害气体,对矿区环境造成严重污染。矿石山淋溶水含较强的酸性渗入地下,个别地区矿石中还含有重金属以及放射性元素,污染了周围土壤和地表水系及地下水。免费论文参考网。矿石山侵占耕地良田,有些地区因暴雨导致矿石山滑坡,甚至矿石山爆炸等事故,危害人民生命财产安全。我国大部分煤矿都有瓦斯,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占40%左右。矿井水是煤矿排放量最大的一种废水,它对地表河流等水资源产生较大的污染。免费论文参考网。矿井水主要来自地表渗水、岩石孔隙水、地下含水层疏放水以及煤矿生产中防尘、灌浆、充填污水等。矿井水由于受开采、运输过程中散落的煤粉、岩粉、支架乳化液等杂物的污染以及煤中伴生矿物的分解氧化等导致水体混浊。目前我国煤炭开采以井工开采为主,按1998年煤炭产量构成,井工矿开采煤炭产量占93%。国有重点煤矿采用的采煤方法基本都是长壁式开采,全部跨落法管理顶板。由于采动造成上覆岩层移动、变形、跨落、直至地表塌陷。据测定,缓倾斜、倾斜煤层开采,地表塌陷最大深度一般为煤层开采总厚度的0.7倍,塌陷面积是煤层开采面积的1.2倍左右。
2.实现清洁开采的措施与途径
党的十五届五中全会已重视到生态建设和环境保护,并将其列入实现国民经济可持续发展的重要战略目标。“十五”期间,针对煤炭行业环境污染、生态破坏等问题,积极推行清洁生产。清洁生产是保护人类生活环境防止污染的重要途径。它以提高资源、能源的开发和利用率,减少污染物的产生量和排放量为宗旨,是促进煤炭生产和环境保护共同发展的重要决策。因此,必须采取有效的煤炭清洁开采技术措施,以保护我们的生活环境。
2.1减少井下出矿量的措施
(1)全煤巷开拓方式发展建设高产高效矿井,向一矿一井一面或两面发展,采用大功率、高强度、大能力现代化采掘设备。采掘速度加快,生产高度集中,矿井或水平的服务年限相应缩短;所需同时维护和使用的巷道长度和时间缩短;巷道支护技术的提高、支护材料的改进以及强力皮带的使用和单轨吊车、卡轨车、齿轨车等辅助设备的推广应用,可使开拓巷道掘在煤层中,不必掘在岩层中。国外如德国、英国近年来已逐渐向全煤巷开拓发展,一些煤矿已取消了排矿系统,地面基本消除了矿石山。我国一些地方小煤矿基本无岩石巷道。
(2)采区巷道全煤化对于煤层群联合布置的采区巷道,如采区上山和区段集中巷等应尽量布置在煤层中。因一矿一井一面或两面(两面时各在一个采区)一个采区内同时生产的工作面只有一个,所以不用设
区段集中巷,使巷道布置和生产系统简单化。
(3)减少煤炭回采过程中混入矿石量对开采3.5~5.0m厚的缓倾斜煤层,结构简单可一次采全厚;对开采3.5~5.0m厚的倾斜和急倾斜煤层,可采用分层开采,若有夹石层,可以夹石层作为下分层的顶板;对开采大于5m的厚及特厚缓倾斜煤层可采用一次采全厚放顶煤开采。为提高放顶煤质量和提高顶煤回采率,要选用多轮顺序放煤工艺及低位插板式放煤支架。
(4)薄煤层开采掘出的巷道为半煤岩巷,为使岩石不出井,掘巷时可将巷道掘宽些,使掘出的矿石充填到巷道的一侧或两侧。为使充填工作方便,在掘巷时要选择合理的爆破参数,使崩落的矿石块度便于充填工作。
2.2减少井下废气、粉尘污染的措施
经风井排至地面的废气中含有大量的有害气体,其中主要成分是45%。煤
层采掘前预抽45%可以有效地大幅度减少生产中45%涌出量,这不仅是保证安全生产的重要技术措施,也是减轻矿井排放废气的重要途径。对于排入大气中的有害气体量虽然远小于45%,但也不可忽视,应采取相应的措施进行治理。如:采用煤层注水、高压喷雾、声波雾化、巷道风流水幕净水、集尘风机等灭尘措施,防止沼气与煤尘爆炸时产生有害气体;向采空区灌浆、注氮、喷洒阻化剂、及时打密闭等措施防止煤炭自燃产生有害气体;发展使用岩巷与煤巷掘进机和研究制造适合地方小煤矿使用的小型采煤机,防止爆破掘巷和爆破采煤中放炮(每公斤硝铵炸药爆炸时产生40-47L的有害气体;使用柴油动力机械应配置废气净化器,把井下各作业环节产生的有害气体降到最低限度。
2.3井下污水处理技术
目前推广的经济型水泵工艺或区域化水泵工艺所采用的煤泥水处理系统都是按闭路循环设计的。在井下中央硐室采用斜管沉淀仓对采区分级脱水后的煤泥水进一步净化处理,大部分煤泥水净化后在井下供采掘用水循环使用,只有少部分经过浓缩后的高浓度煤泥水用小流量高扬程煤泥泵排至地面入选煤厂或脱水厂处理。对于小型煤矿地面无洗煤厂,所产生的煤泥水都在井下中央硐室处理,中央硐室采用浓缩旋流器和高频震动筛对煤泥水进一步处理,可以做到煤泥水不上井。
2.4减少地表塌陷
对于劣质煤层或结构复杂的煤层,可采用柱式或房柱式采煤法、条带式采煤法回采,以减少采后的地表塌陷量,减轻对地表环境的影响。对特厚煤层利用水砂充填管理采空区顶板是减少地表沉陷的最有效方法。尽管此法增加设备,增加生产系统,使矿井生产系统复杂化,吨煤成本增高,但对地表环境影响是很小的。
对薄及中厚的煤层群,应采用离层带高压注入泥浆技术。地下煤层开采后上覆岩层产生变形和移动,岩层间产生不同程度的离层。在地面向各离层带打钻孔,通过钻孔向离层空隙中高压注入泥浆,以减缓和减少地表沉陷。
3.结论
煤炭地下气化是目前较理想的煤炭清洁开采技术。它是将地下煤炭通过热化学反应在原地将煤炭转化为可燃气体的技术,是对传统采煤方式的根本性变革。不仅极大地减少了井下工程及艰苦作业,而且消除了煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响和危害。煤层气即沼气,它是煤炭形成过程中的伴生物,并随煤炭赋存于煤层中的易燃易爆气体。在采煤过程中常作为有害气体排至地面,污染了大气环境。据近些年来的研究表明,沼气是一种洁净热效率高的新能源,并且价格低廉。这种能源的开发和利用既消除了采煤隐患,又避免了资源浪费,保护了环境。因此,应大力发展煤层气的开发。
参考文献
[1]王文,桂祥友,王国君. 煤矿井下清洁开采技术[J].辽宁工程技术大学学报, 2002,(04) .
[2]杨正全,梁宏友,桂祥友. 洁净煤开采技术及其环保措施[J].辽宁工程技术大学学报, 2003,(S1) .